Forschungsfortschritte bei nicht-seltenenerdaktivierten anorganischen Glas-Szintillatoren

NIU Luyue ,  

FAN Chao ,  

REN Jing ,  

QIAN Sen ,  

LI Liang ,  

摘要

Szintillatoren sind als Kernkonvertierungsmaterialien für die Detektion und Bildgebung hochenergetischer Strahlung unverzichtbar und spielen eine unersetzliche Rolle in Bereichen wie medizinischer Bildgebung, Sicherheitskontrolle, industrieller zerstörungsfreier Prüfung und Hochenergiephysik. Traditionelle Szintillatoren, die mit Seltenenerdionen (z. B. Tb³⁺, Eu³⁺) dotiert sind, weisen hervorragende Eigenschaften auf, stehen jedoch vor Herausforderungen wie hohen Rohstoffkosten und schmalen Emissionsspektren. Anorganische, nicht seltenerdaktivierte Glas-Szintillatoren sind aufgrund ihrer vielfältigen Aktivierungsquellen, breitbandigen Emission und starken Umweltanpassungsfähigkeit zum Forschungsschwerpunkt neuer Strahlungsdetektormaterialien geworden. Dieser Artikel gibt einen systematischen Überblick über die Lumineszenzmechanismen und den neuesten Forschungsstand dieser Materialien und untersucht detailliert die Hauptmaterialsysteme, darunter dotierte Übergangsmetallionen (z.B. Mn²⁺, Cu⁺, Sn²⁺), oxidische Nanokristall-Verbundgläser sowie neue Perowskitgläser (bleibasiert, manganbasiert, kupferbasiert). Es werden innovative Strategien in sensibilisierter Energieübertragung, in-situ-Kristallisationskontrolle, Halogen-Koordinationsingenieurwesen und Herstellung von Lichtfasermatrizen vorgestellt sowie bedeutende Fortschritte bei Schlüsselkennzahlen wie Lichtausbeute (bis zu 425 % von BGO), räumlicher Auflösung und thermischer Löschresistenz (63 % Intensitätserhalt bei 573 K) erläutert. Gleichzeitig werden aktuelle Herausforderungen wie die Diskrepanz zwischen theoretischer und tatsächlicher Lichtausbeute, der Widerspruch zwischen hoher Kristallisationsrate und optischer Homogenität, unzureichende Langzeitstrahlungsstabilität und die Ersatzproblematik giftigen Bleis thematisiert. Zukünftige Forschungen sollten sich auf mehrskalige Strukturkontrolle, Defektengineering, bleifreies Design und Geräteintegration konzentrieren, um die praktische Anwendung nicht seltenerdaktivierter Glas-Szintillatoren in der hochwertigen medizinischen Bildgebung, industriellen zerstörungsfreien Prüfung und Extremerkundung voranzutreiben.

关键词

Glas-Szintillatoren;nicht-seltenenerdionen;oxidische Nanokompositgläser;Übergangsmetalle;Perowskit

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